一种矿井乏风热能分级利用装置的制作方法

1.本实用新型涉及矿井余热利用技术领域，具体涉及一种矿井乏风热能分级利用装置。


背景技术：

2.随着煤炭资源不断的开发，矿井开采深度也随之不断提高，矿井越深，井下的热量随之升高，井下高温高湿的气候环境产生过高的热应力，影响人体的热平衡，使人感到不舒适，为改善矿井内的劳动环境，提高劳动效率和安全效益，使用通风降温来解决热害问题。进入煤矿的空气不断与煤矿井下的气体进行热交换，最终，空气与煤矿的地温达到平衡。煤矿的地温基本恒定，致使煤矿回风的温度全年基本恒定，受外界气温的影响很少。故而，煤矿乏风是一类稳定的较优质的余热资源。
3.空气源热泵冬季是以制冷剂为热媒、在空气中吸收热能，在蒸发器中间换热经压缩机将低温位的热能提升为高温位热能，加热系统循环水在冷凝器中间换热为系统供热。在对煤矿乏风的热能利用上，也常常采用空气源热泵来对取热，但是目前矿井乏风废热利用多是单一的在出风口取热后进行取暖利用，而没有在矿井本身上进一步对余热进行利用。并且换热器长期处在粉尘、颗粒杂质比较多的环境下，容易脏堵影响换热，清洗起来也非常不便。


技术实现要素：

4.本实用新型克服了现有技术的不足，提出一种矿井乏风热能分级利用装置，以充分利用煤矿乏风热源，提高乏风热源利用率。
5.为了达到上述目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的。
6.一种矿井乏风热能分级利用装置，包括矿井回风风道、通风井筒和供热取热装置，所述矿井回风风道设置有主风机，所述通风井筒内壁盘绕有气体管路，气体管路一端与矿井回风风道相连接，另一端与气体混合室的热源气体进口相连接，气体混合室设置有新风进口，所述新风进口与新风风道相连接，所述气体混合室还设置有混合气体出口，所述混合气体出口连接有混合气体总管，所述混合气体总管通过第一支管与通风井筒相连接，所述混合气体总管通过第二支管与供热取热装置相连接，所述供热取热装置与热源用户端相连接，所述混合气体总管连接有风机。
7.进一步的，所述气体混合室内设置有搅拌风扇，所述搅拌风扇的旋转轴与驱动电机相连接。
8.进一步的，所述混合气体总管上连接有除尘装置。
9.进一步的，所述矿井回风风道通过输风管与供热取热装置相连接，所述通风管上设置有第一开关阀，所述气体管路与矿井回风风道连接的一端设置有第二开关阀。
10.进一步的，所述供热取热装置包括取热器，取热器连接热源循环管道，热源循环管道连接热泵机组，热泵机组通过管网将热量送至热源用户端。
11.本实用新型相对于现有技术所产生的有益效果为：
12.本实用新型将矿井乏风热能分级利用，提高乏风热能的利用率；在冬季，通过盘管内直接通入的矿井乏风，以及经过除尘的混合了新空气的混合气体直接通入通风井筒，一方面满足通风的功能，另一方面共同提高通风井筒处的温度，防止井筒结冰，这为第一阶段的井筒取热，混合了新空气的混合气体进一步通过供热取热装置，即热源泵的作用将气体中的热量升高并用于热源用户端，对乏风热量充分利用。
13.本实用新型利用矿井乏风热量取热的同时，可以对矿井的通风井筒进风进行加热，降低井筒防冻的运行费用；并充分利用矿井乏风热量实现矿井浅层的供暖，提高供暖的安全性、稳定性；同时还可满足井外取暖用户端的采热问题。
14.夏季，井筒不需要防冻时可切换管路，使乏风直接进入供热取热装置被利用。
附图说明
15.图1为本实用新型所述矿井乏风热能分级利用装置的结构示意图。
16.图中，1为矿井回风风道；2为通风井筒；3为供热取热装置；4为主风机；5为气体管路，6为气体混合室，7为新风风道，8为混合气体总管，9为第一支管，10为第二支管，11为热源用户端，12为风机，13为搅拌风扇，14为除尘装置，15为输风管，16为第一开关阀，17为第二开关阀，31为取热器，32为热源循环管道，33为热泵机组。
具体实施方式
17.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。下面结合实施例及附图详细说明本实用新型的技术方案，但保护范围不被此限制。
18.如图1所示，是一种矿井乏风热能分级利用装置，包括矿井回风风道1、通风井筒2和供热取热装置3，矿井回风风道1设置有主风机4，通风井筒2内壁盘绕有气体管路5，气体管路5一端穿过通风井筒2与矿井回风风道1相连通，另一端穿过通风井筒2与气体混合室6的热源气体进口相连接，气体混合室6内设置有搅拌风扇13，搅拌风扇13的旋转轴与驱动电机相连接，用于混合室内气体。气体混合室6还设置有新风进口，新风进口与新风风道7相连接，用于向气体混合室6提供新鲜空气；气体混合室6还设置有混合气体出口，混合气体出口连接有混合气体总管8，所述混合气体总管8上连接有风机12和除尘装置14。 混合气体总管8通过第一支管9与通风井筒2相连接，混合气体总管8通过第二支管10与供热取热装置3相连接，供热取热装置3主要包括取热器31，取热器31连接热源循环管道32，热源循环管道32连接热泵机组33，热泵机组33通过管网将热量送至热源用户端11。矿井回风风道1通过输风管15与供热取热装置3相连接，输风管15上设置有第一开关阀16，气体管路5与矿井回风风道1连接的一端设置有第二开关阀17。
19.具体的工作过程为：在外界气温较低的环境下，为了防止通风井筒2产生冰冻，开启第二开关阀17，关闭第一开关阀16，在气体管路5内引入来自矿井回风风道1内的乏风，对通风井筒2内壁进行保温，之后乏风进入气体混合室6与新鲜空气进一步混合，并经过除尘，一部分混合气体作为井筒通风从井筒上方进入通风井筒2，可实现对通风井筒2的进一步保
温并用于井下通风；另一部分混合气体经第二支管10进入取热器31进一步放热，热泵机组33利用取热器31进一步提取回风中的热量，制取高温热水，用于供暖。
20.而当外界气温较高，不需要考虑通风井筒2防冻的问题，则开启第一开关阀16，关闭第二开关阀17，使回风直接经过供热取热装置3取热，提供给热源用户端11。
21.本装置利用矿井乏风热量取热的同时，可以对矿井的通风井筒2进风进行加热，降低井筒防冻的运行费用；并充分利用矿井乏风热量实现矿井浅层的供暖，提高供暖的安全性、稳定性；同时还可满足井外取暖用户端的采热问题。夏季，井筒不需要防冻时可切换管路，使乏风直接进入供热取热装置被利用。
22.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所做的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。


技术特征：
1.一种矿井乏风热能分级利用装置，包括矿井回风风道（1）、通风井筒（2）和供热取热装置（3），所述矿井回风风道（1）设置有主风机（4），其特征在于，所述通风井筒（2）内壁盘绕有气体管路（5），气体管路（5）一端与矿井回风风道（1）相连接，另一端与气体混合室（6）的热源气体进口相连接，气体混合室（6）设置有新风进口，所述新风进口与新风风道（7）相连接，所述气体混合室（6）还设置有混合气体出口，所述混合气体出口连接有混合气体总管（8），所述混合气体总管（8）通过第一支管（9）与通风井筒（2）相连接，所述混合气体总管（8）通过第二支管（10）与供热取热装置（3）相连接，所述供热取热装置（3）与热源用户端（11）相连接，所述混合气体总管（8）连接有风机（12）。2.根据权利要求1所述的一种矿井乏风热能分级利用装置，其特征在于，所述气体混合室（6）内设置有搅拌风扇（13），所述搅拌风扇（13）的旋转轴与驱动电机相连接。3.根据权利要求1所述的一种矿井乏风热能分级利用装置，其特征在于，所述混合气体总管（8）上连接有除尘装置（14）。4.根据权利要求1所述的一种矿井乏风热能分级利用装置，其特征在于，所述矿井回风风道（1）通过输风管（15）与供热取热装置（3）相连接，所述输风管（15）上设置有第一开关阀（16），所述气体管路（5）与矿井回风风道（1）连接的一端设置有第二开关阀（17）。5.根据权利要求1或4所述的一种矿井乏风热能分级利用装置，其特征在于，所述供热取热装置（3）包括取热器（31），取热器（31）连接热源循环管道（32），热源循环管道（32）连接热泵机组（33），热泵机组（33）通过管网将热量送至热源用户端（11）。

技术总结
本实用新型公开了一种矿井乏风热能分级利用装置，涉及矿井余热利用技术领域；具体包括矿井回风风道、通风井筒和供热取热装置，通风井筒内壁盘绕有气体管路，气体管路一端与矿井回风风道相连接，另一端与气体混合室的热源气体进口相连接，气体混合室设置有新风进口，新风进口与新风风道相连接，气体混合室还设置有混合气体出口，混合气体出口连接有混合气体总管，混合气体总管通过第一支管与通风井筒相连接，混合气体总管通过第二支管与供热取热装置相连接，供热取热装置与热源用户端相连接，混合气体总管连接有风机；本实用新型充分利用煤矿乏风热源，提高乏风热源利用率。提高乏风热源利用率。提高乏风热源利用率。


技术研发人员：冯瑞峰 贠利民 罗申国 龚永平 朱宝仁 吴建义 王康成
受保护的技术使用者：煤炭工业太原设计研究院集团有限公司
技术研发日：2021.07.05
技术公布日：2022/1/14